Description
Description (DE): Die Elektrifizierung ist ein wichtiges und notwendiges Element für die nachhaltige Entwicklung im Umgang mit den globalen Klima- und Umweltherausforderungen. Die Elektrifizierung erfordert jedoch die Anwendung von energieeffizienter Leistungselektronik für eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten in elektronischer Ausrüstung, Haushaltsgeräten, Beleuchtung, HVAC-Systemen für Gebäude, Elektromobilität, industrieller Produktion und regenerativer Energie. Die Industrie in der deutsch-dänischen Region hat starke Marktpositionen in mehreren Wertketten. Unternehmen können so zur Entwicklung neuer umweltfreundlicher und öko-innovativer Lösungen beitragen, die den Energieverbrauch optimieren und minimieren können. Allerdings sind neues Wissen und eine stärkere und institutionalisierte grenzüberschreitende Innovationsplattform erforderlich, um die Entwicklungsaktivitäten aufrechtzuerhalten und das Ökosystem der nördlichen Leistungselektronik zu integrieren.
Die Herausforderungen werden am effizientesten durch einen gemeinsamen grenzüberschreitenden Einsatz gemeistert, indem kritische Masse und Synergie im Bereich Innovation am besten auf einer interregionalen Ebene erzeugt werden. Ferner kann die Chance zu einem nördlichen Zentrum im Bereich Leistungselektronik zusammenzuwachsen, genutzt werden.
Das Projektziel der PE-Region Plattform ist die Unterstützung der nachhaltigen Entwicklung durch neue grüne Produkte und Lösungen im Bereich der energieeffizienten Leistungselektronik. Auf diese Weise trägt sie dazu bei, die Position der Stärke der deutsch-dänischen Grenzregion in diesem Bereich zu erhalten und zu stärken.Das Ziel des Projekts umfasst neue leistungselektronische Forschung und Entwicklung sowie die Etablierung einer dauerhaften Innovationsplattform. Die drei Teilziele sind:
1. PE-Region-Innovationsplattform – Etablierung einer grenzüberschreitenden Innovationsplattform für das regionale leistungselektronische Ökosystem einschließlich Netzwerkbildung und neuer Innovationsinitiativen.
2. Anwendungsorientierte wissenschaftliche Forschung – Entwicklung von neuem Wissen über energieeffiziente Umwandlung von Strom und intelligente Regelung sowie optimierte Komponenten und Systeme.
3. Demonstration - Entwicklung einer Demonstrationsplattform für Schlüsseltechnologien der Leistungselektronik für neue, grüne Produkte in Zusammenarbeit mit akademischen Partnern und industriellen Netzwerkpartnern für eine höhere Leistungsdichte sowie eine bessere Steuerung und Integration in die elektrischen Netze.
Read more Description (DA): Elektrificering af energisystemerne er et vigtigt og nødvendigt element i den bæredygtige udvikling, som skal håndtere de globale klima- og miljøudfordringer. Elektrificering forudsætter imidlertid anvendelse af energieffektiv effektelektronik inden for elektronisk udstyr, husholdningsapparater, belysning og HVAC systemer til bygninger, elektromobilitet, industriel produktion og vedvarende energi. Industrien i den dansk-tyske grænseoverskridende region har stærke markedspositioner i flere værdikæder. Virksomhederne kan derfor være med til at udvikle nye miljøvenlige øko-innovative løsninger, som kan optimere og minimere energiforbruget. Ny forskningsbaseret viden og en stærkere grænseoverskridende innovationsplatform er dog nødvendig for at fastholde udviklingsaktiviteter og integrere det nordlige effektelektroniske økosystem.
Udfordringerne håndteres mest effektivt i en fælles grænseoverskridende indsats, idet kritisk masse og synergi inden for innovation skabes bedst på et interregionalt niveau. Endvidere kan muligheden for integration til et nordligt center for effektelektronik udnyttes.
Sigtet med PE-Region Platform-projektet er at underbygge bæredygtig udvikling gennem nye grønne produkter og løsninger inden for energieffektiv effektelektronik. Dermed bidrages til at fastholde og udbygge den dansk-tyske grænseoverskridende regions styrkeposition på dette område. Projektets mål er ny effektelektronisk forskning og udvikling samt etablering af en varig innovationsplatform. Delmålene er:
1. PE-region innovationsplatform – etablering af en grænseoverskridende innovationsplatform for det regionale effektelektroniske økosystem, herunder netværksdannelse og nye innovationsinitiativer.
2. Anvendelsesorienteret videnskabelig forskning – udvikling af ny viden om energieffektiv omformning af strøm og intelligent styring samt optimerede komponenter og systemer.
3. Demonstration – udvikling, i samspil mellem akademiske partnere og industrielle netværkspartnere, af en effektelektronisk demonstrator for nøgleteknologier til nye grønne produkter, der giver højere energidensitet samt bedre kontrol og integration med elnettet.
Read more Description (EN): Electrification is an important and necessary element in the sustainable development handling the global climate and environmental challenges. However, electrification requires application of energy efficient power electronics within electronic equipment, home appliances, lighting and HVAC systems for buildings, electro-mobility, industrial production, and renewable energy generation. Industry in the Danish-German cross-border region has strong market positions in several value chains. Companies can therefore contribute to development of new environmentally friendly and eco-innovative solutions which can optimize and minimize energy consumption. However, new knowledge and a stronger and institutionalized cross-border innovation platform is required to maintain development activities and integrate the Northern power electronics ecosystem.
The challenges are most efficiently dealt with in a common cross-border effort, since critical mass and innovation synergies can best be attained on an interregional scale. Furthermore, the opportunity of an integration towards a Northern centre for power electronics can be exploited.
The PE-Region Platform project target is to support sustainable development through new green products and solutions within energy efficient power electronics. In this manner, it contributes to maintaining and strengthening the position of strength of the Danish-German cross-border region in this field. The project objective is power electronics research and development as well as establishment of a lasting innovation platform. The three sub-goals are:
1. PE-Region innovation platform – establishment of a cross-border innovation platform for the regional power electronics ecosystem, including networking and new innovation initiatives.
2. Application oriented scientific research – generation of new knowledge on energy efficient power conversion and intelligent control as well as optimized components and systems.
3. Demonstration – development, in interaction between academic partners and industrial network partners, of a power electronics key technology demonstrator platform for new green products, which provides higher power density as well as a better control and integration to the electrical grids.
Read more Achievements (DE): Das PE-Region Platform Projekt ist organisatorisch etabliert, und der Einsatz mit der Schaffung einer Innovationsplatform sowohl für den Forschungs- und Entwicklungseinsatz von SDU, CAU und FH-Kiel ist gut vorrangeschritten. Der Corona-bedingte Lockdown im Frühjahr 2020 verhinderte physische Treffen. Es wurde trotzdem erreicht die industriellen Partner zur aktiven Teilnahme im Projekt einzubinden, u.a. durch die Teilnahme in dem online Kickoff Meeting am 31/3 und den online Demonstrator Workshops am 18/6 und 1/12 2020. Die von der Industrie erhaltenen Rückmeldungen von den Kickoff- und Demonstrator-Workshops sind für das Projekt sehr wichtig um den technischen Fokus und die Richtung des Projektes festzulegen.
Bei der Arbeit zum Aufbau einer Innovationsplattform wurde erfolgreich eine Reihe Netzwerkaktivitäten und Seminare durchgeführt wie auch ein erstes permanentes Forum zum Thema EMV gestartet. Weiterhin wurde an einer Reihe Innovationsunterstützende Aktivitäten gearbeitet. Hierunter zählen die Unterstützung bei der Etablierung von vielen, neuen Innovationsprojekten unter Beteiligung von Unternehmen.
Bei den Forschungsinstitutionen wurden eine Reihe Aktivitäten durchgeführt:
Das an der CAU konstruierte Hochgeschwindigkeitsantriebssystem ist basierend auf eine Permanent Magnet Syncron Maschine (PMSM) als Motor und mit einer Wirbelstrom Bremse als Last. Die Steuerung geschieht durch einen Umrichter, der in der Hybrid Neutral Point Clamp (HANPC) Topologie konfiguriert ist. Der HANPC ist bis auf 250V DC Link Spannung und 7A Ausgangsstrom für ein 3-fasiges System getestet worden. DER PMSM ist installiert und operativ. Das System ist modelliert worden um die Belastung kontrollieren zu können. Verschiedene Methoden zur Modellierung des Umrichters sind analysiert worden.
An der FH-Kiel wurden im Jahr 2020 die Aktivitäten auf die Implementation von kostenoptimierten Materialien zu Herstellung von Substraten für Leistungsmodule konzentriert.
Diese Materialien sind eine kostengünstigere Alternative zu den gängigen DCB (Direct Copper Bonded) Substraten. Der Aufbau der gewählten Materialien erfolgt mit der, von der Fachhochschule Kiel entwickelten, IsoPower-Technik. Dies ermöglicht ein flexibles DCB Layout mit anderen Materialien. Die Untersuchungen hierzu befassten sich vor allem mit der Eignung von Aluminium als Substratmaterial. Kupfer ist das gängige DCB Material. Neben der besseren Wirtschaftlichkeit ist Aluminium zusätzlich noch leichter als Kupfer. Untersucht wurde die Prozesseignung für die notwendigen Laminier und Sinterprozesse. In der Materialrecherche erwies sich reines Aluminium als ungeeignet und es wurden daher aufwendige Testreihen mit z.B. verschiedenen Nickelbeschichtungen unterschiedlicher Hersteller durchgeführt. Nickel ist eine preiswerte und korrosionsbeständige Beschichtung. Neben geeigneten Silberbeschichtungen konnten erste positive Haftwerte auf Nickel erzielt werden.
SDU
Bei der SDU-Sonderburg wurden die Gate-Driver Aktivitäten wegen Corona-bedingter Einreiseprobleme eines neuen Mitarbeiters ein wenig verspätet, dies wird langfristig aber keine Probleme bereiten. An der SDU-Odense laufen die Aktivitäten planmäßig und neue Resultate, basierend auf dem Demonstrator von dem abgeschlossenen PE:Region Projekt sind publiziert worden. Ein neuer Mitarbeiter für die Forschung in Magnetische Schaltungen ist eigestellt worden.
Read more Achievements (DA): 3 2020, samt i online demonstrator workshops henh. 18/6 og 1/12 2020. De indkomne tilbagemeldinger fra industrien vedr. demonstratorerne er meget vigtige i forbindelse med fastlæggelse af specifikationerne.
I arbejdet med etablering af en innovationsplatform er der med succes gennemført en række netværksaktiviteter med seminarer såvel som etablering af et permanent forum inden for EMC. Desuden er der arbejdet med en række innovationsunderstøttende aktiviteter, herunder facilitering af flere nye innovationsprojekter med involvering af virksomheder.
Hos forskningsinstitutionerne er der gennemført en række aktiviteter:
Det på CAU konstruerede højhastighedsdrev er baseret på en Permanent Magnet Synkron Maskine (PMSM) som motor og med en hvirvelstrømsbremse som belastning. Styringen af drevet sker vha. en omformer konfigureret i Hybrid Neutral Point Clamp (HANPC) topologi. HANPC-omformeren er testet for op til 250V DC-link spænding for 7A udgangsstrømme for et 3-faset system. PMSM er installeret og operativ. Der er foretaget en modellering af systemet for at kunne kontrollere belastningen. Der er foretaget et gennemsyn af forskellige metoder til termisk modellering af omformeren.
Kiel
Hos FH-Kiel har aktiviteterne i 2020 været koncentreret om implementeringen af rentable materialer til fremstilling af substrater til effektmoduler.
Disse materialer er et prismæssigt attraktivt alternativ til de gængse DBC (Direct Copper Bonded) substrater. Opbygningen af de valgte materialer sker med den på FH-Kiel udviklede Iso-Power teknik. Dette muliggør et fleksibelt DCB layout sammen med andre materialer. Kobber er det gængse DCB materiale. Ud over prisen er aluminium lettere end kobber. Egnetheden af aluminium med hensyn til laminerings- og sinterprocessering er blevet undersøgt. Under materialestudiet viste rent aluminium sig at være uegnet, hvorfor der er udført omfangsrige testserier med f.eks. forskellige nikkelbelægninger fra diverse producenter. Nikkel er en billig og korrosionsbestandig belægning. Ud over egnede sølvbelægninger er de første positive resultater opnået for vedhæftning på nikkel.
På SDU (Sønderborg) blev opstarten af gate-driver teknologien lettere forsinket pga. Coronabestemte indrejseproblemer ifm. en ny medarbejder; dette dog uden indflydelse på aktiviteternes gennemførelse. På SDU (Odense) er der publiceret nye resultater på basis af den i PE:Region-projektet udviklede 20 kW omformer. Der er ansat en ny medarbejder til forskning i optimerede magnetiske kredsløb.
PE-Region Platform projektet er organisatorisk etableret, og indsatsen med etablering af en innovationsplatform såvel som forsknings- og udviklingsindsatsen fra hhv. SDU, CAU og FH-Kiel er kommet godt i gang. Corona-situationen i foråret 2020 har forhindret fysiske møder, men det er alligevel lykkedes at få de industrielle partnere til aktivt at deltage i projektet, bl.a. via deltagelse i online kickoff-mødet 31.
Read more Achievements (EN): 3 2020, as well as in online demonstrator workshops on 18/6 and 1/12 2020. The feedback received from industry regarding the demonstrators is very important in defining the specifications.
In the process of establishing an innovation platform, a number of networking activities have been successfully carried out with seminars as well as the establishment of a permanent forum within EMC. In addition, a number of innovation support activities have been worked, including facilitating several new innovation projects involving companies.
At the research institutions, a number of activities have been carried out:
The high-speed drive at CAU is based on a Permanent Magnet Synchronous Machine (PMSM) as an engine and with a eddy current brake as a load. Control of the drive is done using a converter configured in Hybrid Neutral Point Clamp (HANPC) topology. The HANPC inverter is tested for up to 250V DC link voltage for 7A output currents for a 3-phase system. PMSM is installed and operational. A modelling of the system has been carried out in order to control the load. A review of different methods of thermal modelling of the inverter has been carried out.
Kiel
At FH-Kiel, activities in 2020 focused on the implementation of profitable materials for the production of substrates for power modules.
These materials are an attractive alternative to the standard DBC (Direct Copper Bonded) substrates. The design of the selected materials is done with the Iso-Power technology developed by FH-Kiel. This enables a flexible DCB layout along with other materials. Copper is the common DCB material. In addition to the price, aluminum is lighter than copper. The suitability of aluminium with regard to laminating and sinter processing has been examined. During the material study, pure aluminium proved to be unsuitable, which is why extensive testeries have been carried out with, for example, different nickel coatings from various manufacturers. Nickel is a cheap and corrosion-resistant coating. In addition to suitable silver coatings, the first positive results have been achieved for adhesion to nickel.
At SDU (Sønderborg), the start-up of gate-driver technology was slightly delayed due to Corona-determined entry problems in relation to a new employee; however, this does not affect the implementation of the activities. At SDU (Odense), new results have been published on the basis of the 20 kW converter developed in the PE:Region project. A new employee has been hired for research into optimised magnetic circuits.
The PE-Region Platform project is organisationally established, and the efforts to establish an innovation platform as well as the research and development efforts from SDU, CAU and FH-Kiel have started well. The Corona situation in spring 2020 has prevented physical meetings, but it has nevertheless succeeded in getting the industrial partners to actively participate in the project, including through participation in the online kick-off meeting 31.
Read more
Website: http://www.interreg5a.eu/
Delivered Outputs (DE): Anzahl öffentlicher Institutionen, die neue oder deutlich verbesserte Produkte im Bereich der Green Economy entwickelt haben;
Anzahl privater und öffentlicher Unternehmen, die als Resultat der Förderung neue oder deutlich verbesserte grüne Produkte auf den Markt gebracht haben, die neu für das Unternehmen sind;
Anzahl geförderter Unternehmen;
Anzahl der Unternehmen, die an neuen Innovationsprojekten für Leistungselektronik beteiligt sind;
Anzahl Unternehmen und Organisationen, die neue grüne Produkte implementiert haben als Resultat der Förderung;
Anzahl Forschungseinrichtungen, die an grenzüberschreitenden oder interregionalen Forschungsprojekten teilnehmen;
Read more Delivered Outputs (DA): Antal virksomheder, der har bragt nye eller betydeligt forbedrede grønne løsninger i omsætning, som er nye for virksomheden, som følge af støttede projekter;
Antal virksomheder, der modtager støtte;
Antal virksomheder involveret i nye effektelektroniske innovationsprojekter, der understøttes;
Antal forskningsinstitutioner, der deltager i grænseoverskridende eller interregionale forskningsprojekter;
Antal virksomheder og organisationer, der har implementeret nye grønne løsninger som følge af støtten;
Antal organisationer, der har udviklet nye eller betydeligt forbedrede løsninger indenfor grøn økonomi;
Read more
Thematic information
Specific Objective:
Increase the sustainable use of resources and energy sources in enterprises in the programme area
Thematic Objective:
(06) preserving and protecting the environment and promoting resource efficiency by:
Investment Priority:
(06g) supporting industrial transition towards a resource- efficient economy, promoting green growth, eco-innovation and environmental performance management in the public and private sectors
